DE876424C

DE876424C - Small circuit breaker with a spark chamber accommodating the switching contacts

Info

Publication number: DE876424C
Application number: DES3023D
Authority: DE
Inventors: Hans Willmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1939-08-04
Filing date: 1939-08-05
Publication date: 1953-05-11

Description

. Kleinselbstschalter mit einer die Schaltkontakte aufnehmenden Funkenkammer Bei dem Bau von Kleinselbstschaltern ist man bestrebt, einerseits das Volumen des Schalters zu verkleinern, um an Platz für seinen Einbau in Verteilungsanlagen, Schalttafeln usw. zu sparen, anderseits die Schaltleistung zu vergrößern, um den Anwendungsbereich des Kleinselbstschalters zu erweitern und mit Sicherheit auch große Kurzschlüsse in den Anlagen abschalten zu können. Das Bestreben nach Volumenverkleinerung führt zu einer kleinen Funkenkammer für die Schaltkontaktteile, in der nur eine verhältnismäßig kleine Unterbrechungsstrecke zur Verfügung steht. Bei kleinen Unterbrechungsstrecken pflegt man eine hohe Schaltgeschwindigkeit und eine starke magnetische Blaswirkung anzuwenden. Der Erhöhung der Schaltgeschwindigkeit ist eine durch die Fabrikation gegebene Grenze und der Erhöhung der magnetischen Blaswirkung eine im wesentlichen aus wirtschaftlichen Gründen gegebene Grenze gezogen. Es läßt sich also allein auf dem Weg der Vergrößerung der Schaltgeschwindigkeit und des magnetischen Feldes die Schaltleistung bei gegebener Unterbrechungsstrecke nicht über eine gewisse Grenze hinaus steigern.. Small self-switch with a spark chamber that accommodates the switch contacts When building small circuit breakers, efforts are made on the one hand to reduce the volume of the Switch to be reduced in size to accommodate its installation in distribution systems, switchboards etc. to save, on the other hand, to increase the switching capacity in order to increase the scope of application of the small circuit breaker and certainly also large short circuits to be able to switch off in the systems. The quest for volume reduction leads to a small spark chamber for the switch contact parts, in which only one relatively small interruption distance is available. With small interruptions one maintains a high switching speed and a strong magnetic blowing effect apply. The increase in switching speed is due to the fabrication given limit and the increase in the magnetic blowing effect one substantially given limit for economic reasons. So it can be left alone the way of increasing the switching speed and the magnetic field Switching capacity for a given interruption path does not exceed a certain limit increase beyond.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß an den Selbstschaltern, deren Funkenkammer sich an der Stirnseite einer Magnetspule befindet, eine weitere Steigerung der Schaltleistung bei kleinen Unterbrechungsstrecken sich erzielen läßt, wenn die vor Beginn des Schaltvorganges in der Funkenkammer befindliche Luftmenge weitgehend von dem Lichtbogen ferngehalten wird, so daß der Lichtbogen nur eine geringe Sauerstoffzufuhr erhält. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß für die beim Schalten von der Unterbrechungsstrecke der Funkenkammer fortzudrückende Luft parallel zur Stirnseite der Magnetspule liegende, gegen die Umgebung des Selbstschalters abgeschlossene, mit Zuführungskanälen versehene Fangkammern mit Strömungswehren vorgesehen, sind, die ein Zurückströmen der Luft zur Unterbrechungsstrecke verhindern, solange der Lichtbogen nur eine ganz geringe Sauerstoffmenge zur Verfügung hat. Je kleiner die Sauerstoffmenge ist, desto kürzere .Zeit kann sich der Lichtbogen aufrechterhalten, uld um so größer ist die Abschaltleistung. Durch die Ausbildung der Funkenkammer gemäß der Erfindung wird die bisher erreichte Grenze der Leistungsfähigkeit des Kleinselbstschalters um ein Vielfaches überschritten.The invention is based on the knowledge that on the automatic switches, whose spark chamber is located on the face of a magnet coil, and another An increase in the switching capacity can be achieved with small interruptions, if the amount of air in the spark chamber before the start of the switching process is largely kept away from the arc, so that the arc only one receives low oxygen supply. According to the invention this is achieved in that for those to be pushed away when switching from the interruption path of the spark chamber Air parallel to the front of the solenoid, against the Trapping chambers enclosed with supply channels in the vicinity of the circuit breaker with flow weirs are provided that allow the air to flow back to the interruption section prevent as long as the arc only has a very small amount of oxygen available Has. The smaller the amount of oxygen, the shorter the time the arc can take maintained, uld the greater the breaking capacity. Through training the spark chamber according to the invention is the limit of performance reached so far of the small circuit breaker exceeded many times.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung der Isoliersockel eines IZ-leinselbstschalters dargestellt. Die Fig.'i gibt die Aufsicht auf den Schnitt A-B des Schaltersockels, die Fig. 2 und 3 Schnitte G-D und E-F des Schaltersockels wieder.To explain the invention, the insulating base is shown in the drawing an IZ lone switch shown. Fig.'i gives the plan view of the section A-B of the switch base, Figs. 2 and 3, sections G-D and E-F of the switch base again.

Mit i ist der Schaltersockel des Schalters bezeichnet, der vorzugsweise aus keramischem Baustoff beteht. Der Schaltersockel hat an der Vorderseite eine Vertiefung 2, die eine Funkenkammer bildet. An der Rückseite des Schaltersockels ist ebenfalls eine Vertiefung 3 vorhanden, die zur Aufnahme einer Magnetspule 4 dient. Die Magnetspule 4 hat nicht nur die Aufgabe, eine in der Zeichnung nicht dargestellte Auslösevorrichtung des Schalters zu steuern, sondern auch die Aufgabe, die Funkenkammer, die sich an ihrer Stirnseite befindet, einem starken magnetischen Blasfeld auszusetzen. In der Funkenkammer, die gegen die Umgebung des Selbstschalters abgeschlossen ist, befinden sich zwei feste Kontaktteile 5, 6, die in der Einschaltstellung von dem -beweglichen bügelförmigen Kontaktteil 7 überbrückt werden. An beide Seiten der Unterbrechungsstrecke sind je zwei Paare von plattenförmigen ferromagnetischen Teilen 8 radial herangeführt, die mit ihren Breitseiten in Richtung der magnetischen Kraftlinien verlaufen. Diese ferromagnetischen Plattenteile sind mit ihren der Unterbrechungsstrecke abgewandten Enden in Kanäle 9 eingesteckt, die von der Funkenkammer ausgehen und sich am Schaltersockel parallel zu der Achse der Spule 4 erstrecken. Die Kanäle enthalten außerdem Isolierstreifen io, die bei Erwärmung deionisierende Gase ausscheiden. Gegen die ferromagnetischen Platten 8 wird der Lichtbogen unter Wirkung des magnetischen Feldes getrieben und an den Plattenteilen in Teillichtbögen zerlegt. Diese Teillidhtbögen wandern von ihrer erstenAnsatzstelle in von der Unterbrechungsstrecke abgewandter Richtung und werden insbesondere unter Wirkung des magnetischen Feldes in die parallel zur Spulenachse liegenden Kanäle 9 getrieben. An den ferromagnetischen Plattenteilen und in den Kanälen erlöschen die Teillichtbögen durch Kühlung und Entionisierung.The switch base of the switch is denoted by i, which is preferably consists of ceramic building material. The switch base has a on the front Well 2, which forms a spark chamber. On the back of the switch base there is also a recess 3, which is used to accommodate a magnetic coil 4 serves. The solenoid 4 not only has the task of not one in the drawing to control the trip device of the switch shown, but also the task of the spark chamber, which is located on its face, a strong magnetic To expose the blow field. In the spark chamber against the surroundings of the self-switch is complete, there are two fixed contact parts 5, 6, which are in the switch-on position be bridged by the movable bow-shaped contact part 7. To both sides the interruption path are two pairs of plate-shaped ferromagnetic Parts 8 brought radially, with their broadsides in the direction of the magnetic Lines of force run. These ferromagnetic plate parts are the interruption path with theirs remote ends inserted into channels 9, which extend from the spark chamber and extend parallel to the axis of the coil 4 on the switch base. The channels also contain insulating strips io, which release deionizing gases when heated. Against the ferromagnetic plates 8, the arc is under the action of the magnetic Field driven and broken down into partial arcs on the plate parts. These partial arches migrate from their first point of attachment to those facing away from the interruption path Direction and are in particular under the action of the magnetic field in the parallel to the coil axis lying channels 9 driven. On the ferromagnetic plate parts and the partial arcs in the channels are extinguished by cooling and deionization.

Um dem Lichtbogen, solange er besteht, sowenig wie möglich Sauerstoff zuzuführen, sind erfindungsgemäß innerhalb der Funkenkammer besondere Fangkammern mit Strömungswehren vorgesehen. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Isoliersockel i, der einen rechteckigeil Grundriß hat, sind vier Fangkammern 1i, 12, 13, 14 angeordnet. Sie befinden sich in den Ecken des rechteckigen Grundrisses und sind Teile der Funkenkammer. Die Fangkammern sind wie die Funkenkammer gegen die Umgebung des Selbstschalters abgeschlossen und stehen mit dem die Unterbrechungsstrecke enthaltenden großen Raum der Funkenkammer durch Zuführungskanäle in Verbindung, die im Vergleich zu den Fangkammern eng und lang sind.- Die Verengungen der Zuführungskanäle bilden Strömungswehre. Zu diesem Zweck sind zwischen der Fangkammer und ihrem Zuführungskanal Vorsprünge angeordnet. Zugleich sind die Achsrichtungen der Fangkammern und des Zuführungskanals winkelförmig zueinander angeordnet. Der Innenraum der Fangkammern liegt parallel zur Stirnseite der Magnetspule in der gleichen Höhe über der Magnetspule wie der die Unterbrechungsstrecke aufnehmende große Raum der .Funkenkammer.To the arc, as long as it exists, as little oxygen as possible are to be supplied, according to the invention, special trap chambers are inside the spark chamber provided with flow weirs. With the insulating base shown in the drawing i, which has a rectangular outline, four trap chambers 1i, 12, 13, 14 are arranged. They are located in the corners of the rectangular floor plan and are part of the spark chamber. The trapping chambers are like the spark chamber against the environment of the self-switch complete and stand with the large room containing the interruption section the spark chamber through supply channels in connection, compared to the trapping chambers are narrow and long .-- The constrictions of the supply channels form flow weirs. For this purpose there are projections between the catching chamber and its feed channel arranged. At the same time, the axial directions of the trapping chambers and the feed channel are arranged at an angle to one another. The interior of the trapping chambers is parallel to the front of the solenoid at the same height above the solenoid as the The large space of the spark chamber accommodating the interruption section.

Die Wirkungsweise der Fangkammern ist folgende: Tritt an der Unterbrechungsstelle ein Lichtbogen auf, so wird durch den an der Unterbrechungsstrecke infolge der großen Wärmeentwicklung entstehenden Gasdruck die in der Nähe befindliche Luftmenge von der Unterbrechungsstrecke fortgedrückt. Diese Luftmenge wird dabei in die Fangkammern 1i, i2, 13, 14 gepreßt. Die Fangkammern lassen, nachdem die Luftmenge in sie hineingedrückt ist, die Luftmenge nicht sofort wieder heraus, sondern halten sie durch die Strömungswehre eine Zeitlang fest. Da die Luftmenge nicht gleich zurückströmen kann, steht für den Lichtbogen außer der Sauerstoffmenge, die bei seiner Entstehung unmittelbar an der Unterbrechungsstrecke gewesen ist, infolge der Wärmeentwicklung und der dadurch eingetretenen Luftverdünnung an der Unterbrechungsstrecke und infolge der Verdichtung der Luft in den Fangkammern nur eine sehr geringe Dichte aus Sauerstoff zur Verfügung. In der Funkenkammer gemäß der Erfindung muß daher der Lichtbogen eher erlöschen, als wenn er sich in einem mit Luft gefüllten Raum befindet. Durch eine geeignete Gestaltung der Fangkammern läßt sich erreichen, daß die in den Fangkammern festgehaltene Luftmenge erst zurückströmt, wenn der Lichtbogen bereits erloschen ist. Besonders günstig ist es, wie die Zeichnung zeigt, die Fangkammern und ihre Zuführungskanäle so zueinander anzuordnen, daß der Luftstrom starke Umlenkungen erfährt. Auf diese Weise werden in den Fangkammern große Luftwirbel erzeugt, die das Zurückströmen der Luftmenge verhindern. Der Lichtbogen selbst hat nicht die Neigung, in die Zuführungskanäle der Fangkammern einzudringen, da die Zuführungskanäle und die Fangkammern im Gegensatz zu den die ferromagnetischen Teile enthaltenden Kanäle 9 sich in gleicher Höhe über der Stirnseite der Magnetspule befinden wie der die Unterbrechungsstrecke enthaltende große Raum der Funkenkammer.The function of the trapping chambers is as follows: If an arc occurs at the point of interruption, the gas pressure created at the point of interruption as a result of the large amount of heat generated pushes the amount of air in the vicinity away from the line of interruption. This amount of air is pressed into the trapping chambers 1i, i2, 13, 14. After the amount of air has been pressed into them, the trapping chambers do not let the amount of air out again immediately, but hold it in place for a while by the flow weirs. Since the amount of air cannot flow back immediately, apart from the amount of oxygen that was directly at the interruption section when it was created, there is only one very small amount of oxygen as a result of the heat development and the resulting dilution of air at the interruption section and as a result of the compression of the air in the trapping chambers low density of oxygen available. In the spark chamber according to the invention, the arc must therefore be extinguished sooner than when it is in a room filled with air. By suitably designing the trapping chambers, it can be achieved that the amount of air held in the trapping chambers only flows back when the arc has already been extinguished. It is particularly favorable, as the drawing shows, to arrange the trapping chambers and their supply channels in such a way that the air flow is strongly deflected. In this way, large air vortices are generated in the trapping chambers, which prevent the amount of air from flowing back. The arc itself does not have the tendency to penetrate into the supply channels of the trapping chambers, since the supply channels and the trapping chambers, in contrast to the channels 9 containing the ferromagnetic parts, are at the same height above the end face of the magnet coil as the large space of the spark chamber containing the interruption path .

Die Fernhaltung der Luft von der Unterbrechungsstrecke hat ferner den Vorzug, daß der Abbrand an den Kontakten stark vermindert ist. Es entsteht also beim Schalten eine verhältnismäßig kleine Menge Abbrandgase, die bekanntlich die nachteilige Eigenschaft haben, daß sie die Unterbrechung des Lichtbogens erschweren. Infolge der starken Verminderung der Abbrandgase können die deionisierenden Gase, die aus den in den Kanälen 9 und gegebenenfalls an der Abdeckung der Funkenkammer befindlichen Stoffen bei Erwärmung ausgeschieden werden, besonders intensiv auf den Lichtbogen einwirken.Keeping the air away from the interruption section Has furthermore the advantage that the erosion on the contacts is greatly reduced. It arises so when switching a relatively small amount of combustion gases, which is known have the disadvantageous property that they make it difficult to interrupt the arc. As a result of the strong reduction in the combustion gases, the deionizing gases, those in the channels 9 and possibly on the cover of the spark chamber substances are excreted when heated, particularly intensively act on the arc.

Vorteilhaft werden die Außenwände der Fangkammern und ihrer Zuführungskanäle zum Schutz der Antriebsteile 16 für den beweglichen Schaltkontaktteil 7 herangezogen. Es geschieht in der Weise, daß diese Wände eine Aufnahmekammer 15 bilden, in die beim Ausschalten der bewegliche Schaltkontaktteil7 eintaucht. Die Wände sind so dicht an den Schaltkontakt herangezogen, daß ein geschlossener Raum für die Antriebsteile 16 des Schaltkontaktes entsteht, in den nicht der Lichtbogen eindringen kann.The outer walls of the trapping chambers and their supply channels are advantageous used to protect the drive parts 16 for the movable switch contact part 7. It happens in such a way that these walls form a receiving chamber 15 into which when switching off the movable switch contact part 7 is immersed. The walls are like that drawn close to the switching contact that a closed space for the drive parts 16 of the switching contact is created, into which the arc cannot penetrate.

Durch die Erfindung wird nicht nur eine erhebliche Steigerung der Schaltleistung, sondern auch eine weitere Steigerung der Betriebssicherheit und Lebensdauer von Kleinselbstschaltern erreicht, die mit einer besonders kleinen Unterbrechungsstrecke in der Funkenkammer arbeiten.The invention not only significantly increases the Switching capacity, but also a further increase in operational safety and Service life of small circuit breakers achieved with a particularly small interruption distance work in the spark chamber.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Small self-switch with one of the switching contacts receiving spark chamber, which is located on the face of a magnet coil, characterized in that for the switching of the interruption path the spark chamber (a) air to be pushed away parallel to the face of the magnet coil (d.) Lying, closed off from the environment of the circuit breaker, with supply channels provided trap chambers (ii to 1.4) are provided with flow weirs that a The air flows back to the interruption section as long as the arc exists, largely prevent.

2. circuit breaker according to claim i, characterized in that that as a flow weir a projection between the trap chamber (i i to 14) and her Feed channel is arranged, the axial directions of the trap chamber and the Feed channel are at an angle to each other.

3. circuit breaker according to claim i with a spark chamber which is rectangular in plan, characterized in that the Trapping chambers are arranged in the corners of the rectangular floor plan. Auto switch according to claim i, characterized in that parts of the outer walls of the trapping chambers and parts of the outer walls of their supply channels for the movable switch contact part are used to form a receiving chamber into which the switch contact part when switching off dips and the drive point of the switch contact part against protects the arc.